フレームレイアウトの進化
最近は昔ながらのクレードルフレームというのが少なくなってきた。
1980年代以前のフレームというと、クレードルフレームというのが基本的。小排気量がシングルクレードルフレーム、中排気量がセミダブルクレードルフレーム、大排気量がダブルクレードルフレームというのがスタンダード。
クレードルというのは、意味が『ゆりかご』であり、エンジンを抱きかかえるのがゆりかご形状のフレームというのが由来。
エンジンを支えるフレームが一本のパイプならシングルクレードル、途中から二本に分岐したタイプならセミダブルクレードル、二本で支えるならダブルクレードルと呼ばれていた。
クレードルフレームの美点は、フレーム自体が車体の骨格であり、フレームが車両形態を保つ唯一の要素という事である。つまり、大物であるエンジン自体はフレームに搭載されたものであり、エンジン自体の分解整備を車載状態で行えるし、エンジン自体を脱着しても車体自体は形状た保たれるのである。これは、整備性という面を考えると非常に大きな美点と言える。
しかし、車体のコンパクト化、軽量化、低重心化を進める設計手法が進むに連れて、フレームは構造的、材質的に大きく変化していく事になる。
最初に現れたのが、エンジンの腰下部分であるクランクケースに、クレードルフレームのアンダーループ部の機能を統合したダイヤモンドフレームだ。
高剛性のクランクケース自体にフレームの役割を持たせたモノであり、フレームのアンダーループ部を排することによって、重量物であるエンジンの搭載位置を下げる事で低重心化が図られる上に、アンダーループを省略することによって軽量化も実現できるもの。
小排気量車には昔から多く見られた形態だが、中排気量車では、ＣＢ２５０／４００Ｔ／Ｎ／Ｄ以降に大きく普及したフレームデザインである。
この頃のダイヤモンドフレームは、整備性の面で通常のクレードルフレームと殆ど変わらないモノで、ダイヤモンドフレームによるデメリットは殆ど無いモノである。このダイヤモンドフレームはフレーム自体がエンジンをクランクケースで釣り下げる構造だが、フレーム部材をエンジン部材に役割を担わせる部分が次第に増えて行き、シリンダーヘッドからエンジンを釣り下げる形状も多く登場していくことになる。
大排気量車では、ホンダのＣＢＸ１０００に始まり、その後、ＸＶ７５０／１０００等でも採用されていく事になる。
シリンダーヘッド部でエンジンを釣り下げる構造では、エンジンの整備を行う場合、基本的にエンジンを脱着するというのが大前提となるもの。
また、このタイプの初期のダイヤモンドフレームは剛性不足が指摘される事も少なくなかったようである。
本来、フレームというのは車体を支える骨格そのものであり、エンジンや足周りを支える土台でもある。土台というのは、トータルとして完成した車体の運動性能、操作性、動力性能を纏め上げる上で非常に重要なものであり、完成車に求められる機能に応じて、何を重視するかによって様々な形態が生まれてきた。
フレームの進化の方向性としては、大雑把には剛性重視から操縦性重視という方向に進んできているが、フレームが支える要素のしっかり機能するためには、その接続部たる箇所（ピポット、ヘッドパイプ）は強固な構造が望まれるのは言うまでもない。基本形状としてクレードルフレームといっても、フレームが重量を支える箇所であるヘッドパイプやピポット部は、大きく変化している。
初期のクレードルフレームでは、ヘッドパイプをクレードルパイプのアンダーループパイプとバックボーンパイプで支えるだけのシンプルな構造であったが、クレードルフレームの進化に併せて、ヘッドパイプを支えるパイプも増えていき、最大でバックボーンのセンターパイプでヘッドパイプ上部を、センターパイプを挟み込むように配されたクレードルループのアッパーパイプ２本と、２本のアンダーループパイプの４本がヘッドパイプ下部を支えるような構造に進化していく事になる。
このようにフレーム要素をエンジン等に機能を統合させるデザインとは別に、フレームの剛性、強度を高める取り組みとしては、ヘッドパイプを支えるデザインも変化していくのである。
ただ、複雑なフレームワークによる重量、大きなエンジンを上下から囲む構造故の大きさを見直すために生まれたのが、ヘッドパイプを支えるバックボーンパイプとクレードルループのアッパーパイプ２本の配置と形状を見直して機能を統合させた形状、アッパーループパイプのスパンをワイド化したサイドループデザインである。このデザインによって、センターに排されていたメインパイプとアッパーループのパイプが統合されたクレードルフレームが生まれていく事になる。市販車ではＲＺ２５０Ｒが該当する。
フレームの剛性は、応力を受けても基本的なフレームジオメトリーが設計通りに保たれるか否か次第であり、その応力に対する捻れを生まないためには、ヘッドパイプの位置が強固に保たれる事が重要となる。
その位置決めを強固にするためには、ヘッドパイプを如何に強靱に支えるかが重要であり、細く曲がりくねったレイアウトのクレードルフレームの細いパイプでは限界があるが、これを改善するためには、断面の大きなパイプ、角断面のパイプ、直線的なパイプワークが求められる事となる。
そこで生まれたのが角断面パイプを用いたサイドループフレームのＮＳ２５０Ｆであったり、アルミ角断面パイプパイプを用いたＲＧ２５０ガンマ、ＧＳＸ−Ｒ４００／７５０だったりする。
その後、ヘッドパイプとピポットを直線的に高剛性に接続するようなツインチューブデザインのフレームレイアウトが生まれると、初期のダイヤモンドフレームのようにエンジンを吊り下げる構造とは異なり、エンジンを両脇から抱きかかえるような形態となりアンダークレードルパイプが排されていく事になる。これが、現在主流となっているツインスパーフレームの基本となっている。ここまでは、車体に捻れを呼ぶサスペンションからの応力を受け止めるヘッドとピポットを如何に強固に結び付けるか？という思想で進化してきたが、高めた剛性から必要な剛性迄下げるという見方が生まれ現代に至っている。
必要な剛性に留める考え方であったり、ジオメトリーの自由度を高め作動性や操作性を高めるという考え方が登場してからは、フレームのみで機能を生み出すというのではなく、完成された車体パッケージとして必要な剛性を確保するという思想等の登場によって、現代では、フレームの基本であったピポットをエンジンのクランクケース側に持たせるピポットレスフレームが登場したり、フレームレスでエンジン自体にヘッドパイプユニットが取り付けられた構造が登場したりしているのが現代である。
ただ、車体パッケージとして、機能を実現するという考え方は、完成車としては軽量化、低重心化が実現出来るという意味ではメリットは大きいが、メンテナンス等を考えれば、エンジンを降ろせば車体がバラバラになってしまうといった整備性の問題等もあるので、正に、用途に応じた選択というのが重要となっていくのであろう。
スポーツバイク用のフレームとしては、ヘッドパイプとピポット部を適切な剛性で結合するツインスパーフレームが主流となっている。昔はヘッドパイプとピポット部を角断面のアルミチューブを用いており、それ故にツインチューブフレームと言っていたが、今では強度や剛性を必要箇所に応じて自在に設計出来る部材として、エンジンサイドをチューブとは異なるプレス成形パネルや、ダイキャストパネルといった部材に置き換えたツインスパーフレームが主流となっている。このツインスパーフレームの発祥は、ヤマハのデルタボックスフレームであり、市販車としてはＴＺＲ２５０が最初である。
亜種としては、ツインスパーの配置がエンジンサイドを通らないＺＸ−１４Ｒや初期のＺＸ−１０Ｒのような形態も存在して、モノコックフレームと表現されているけど、幅広のエンジンを両サイドから抱え込むことによる幅の広さを嫌ってエンジン背後にパイプワークを通すデザインも存在するが、これはエンジン背後からプレス材でエンジンをぶら下げる構造であり、形状的には、ダックス、ＣＤ９０のようなプレスバックボーンフレームの一種と言える。
モノコックフレームというのは、殻状の枠にエンジンを抱えるという構造が必要であり、これは、ホンダの４ストＧＰレーサーであるＮＲ５００の初期モデルのような構造が該当するものであり、ＺＸ−１４Ｒ等をモノコックフレームというには無理があるような気がする。
このツインスパーフレームというのは、軽さと強さの両立を考えれば、現時点において一つの完成形と言えるフレーム形態であるが、弱点が無い訳ではない。
というのは、軽さと剛性を両立するためには、薄肉で広い面積で被うような構造が必要であり、車体全体がフェアリングで被われるようなモデルでは視覚的に違和感は感じないが、フェアリングの存在しないネイキッドバイク等では、機能部品故に飾りのないプレーンなパネルがサイドに露出するのは、デザイン的に単調になりやすくなったりする。更に、発熱量の大きなエンジンをパネルでタイトに囲い込む構造では、熱が籠もりやすくなるために、熱のマネージメント的にも問題を抱える事になる。
つまり、発熱量の大きなエンジン、発熱量の大きな部位が車体中央にレイアウトされるようなモデル、ネイキッドバイクでは、ツインスパーデザインが必ずしもベストとは言えないのである。
そのようなモデルに昨今普及しているのが、トラスフレーム、トレリスフレームである。これは、一見パイプフレームであるけど、機構的にはツインスパーフレームの亜種と捉える方が自然である。トレリスフレーム、トラスフレームというのは、小さな格子を基本として、格子の大きさ、形状を組み合わせてフレームと仕立てた物である。厳密に言えば、格子単位が三角形の物がトラスフレーム、それ以外がトレリスフレームということになるが、従来のフレームであっても、チューブ間に補強を渡してしまえば、トレリスという風に言えてしまう。トレリスフレームというのは、物によっては表現の一つの言い回しと言えなくもない。
ただ、厳密に、トレリス、トラスというのは、広い面を線状の部材を張り巡らせる事で形成するのが大原則であり、構造的には、ツインスパーフレームを構造解析する時に有限要素法ために生成させた三角メッシュのようなもの。このメッシュを粗く仕立てた形と等価と言って良い。ツインスパーのパネルをチューブによる格子に置き換えた物が現代のトレリスフレームといってよいだろう。
そういう意味で、厳密な意味でトラスフレーム、トレリスフレームというのは、ツインスパーフレーム、モノコックフレームといった面材で構成したフレームの面材部分を結節間をパイプで接続した格子部材に置き換えた物というのが正しい解釈と言える。Ｖ型エンジンのように熱源となるシリンダーヘッドが複数箇所に配置され、吸気系がバンクに存在するようなモデルでは、エンジンを抱くフレームが熱を籠もらせる形態よりも、熱を排するのに優れるトレリスフレームの方が合理的であり、ドゥカティや、国産であればＳＶ４００／６５０／１０００でも採用されており、これらのフレームがトラス構造、トレリス構造と言うべきフレームと解釈すべきだろう。
今時ならＺ９００ＲＳもトレリスフレームと表現しているようだけど、バックボーンタイプのダイヤモンドフレームで、基本骨格となるフレームチューブを補強しているだけと解釈する方が正しいように思える。まぁ、言葉の持つイメージが今時であり、補強が渡してあればトレリスフレームという表現が多用されていると考える方が自然と言える。
また、カワサキのＨ２Ｒのような過給機モデルでは、恐らく発生する熱の影響を少しでも排除するために、トレリスフレームが採用されているものと推測出来る。
ツインスパーフレームもトレリスフレームも、強度や剛性重視から、操縦性迄を考慮した高度な設計手法によって生まれたフレームであり、フレームに必要な強度を箇所に応じて自由に配置出来る優れたフレーム形態であり、今後の主流となっていくのは間違いないところだろう。
ただ、車体を構成する要素がそれぞれに独立して存在し、独立しているが故に得られる優れたメンテナンス性等を考えれば、昔ながらのクレードルフレームも十分に魅力的であり、今後は、性能追求一辺倒ではなない、真のビンテージデザインを再現するようなモデルにはこれからも登場してくるものではないか？と思われる。
Ｗ８００のようなモデルは、やはりクレードルフレームのヘッド部が高い位置に存在する車体の佇まいこそが重要であり、Ｚ９００ＲＳのような形では誰も受け入れないだろう。